(Skkn 2023) ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng stem vào dạy học một số chủ đề hóa học thpt

Xuất phát từ yêu cầu về đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển các năng lực và phẩm chất của học sinh, tăng cường giáo dục theo định hướng STEM để đá

HÓA HỌC THPT

LĨNH VỰC: HÓA HỌC

NĂM HỌC: 2022 – 2023

Yên Thành – 04/2023

SỞ GD&ĐT NGHỆ AN

=====  =====

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

ỨNG DỤNG CHUYỂN ĐỔI SỐ KẾT HỢP DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM VÀO DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ

MỤC LỤC

PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 2

4 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

5 Phạm vi nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 2

7 Đóng góp mới của đề tài 3

8 Cấu trúc của sáng kiến 3

PHẦN 2 NỘI DUNG 4

I CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 4

1.1 Quan điểm, chủ trương của Đảng, Nhà nước, Bộ Giáo dục và Đào tạo … 4

1.2 Chuyển đổi số trong giáo dục 4

1.2.1 Khái niệm về chuyển đổi số 5

1.2.2 Mục đích chuyển đổi số 5

1.2.3 Điều kiện cần thiết để chuyển đổi số 5

1.2.4 Khung năng lực số của học sinh 5

1.3 Giáo dục STEM 7

1.3.1 Định nghĩa giáo dục STEM 7

1.3.2 Mục tiêu giáo dục STEM 7

1.3.3 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM 7

1.3.4 Quy trình xây dựng và thực hiện bài học STEM 9

1.4 Thực trạng sử dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào quá trình dạy học ở trường THPT 12

II ỨNG DỤNG CHUYỂN ĐỔI SỐ KẾT HỢP DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM THÔNG QUA MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC HOÁ HỌC 17 2.1 Tổ chức STEM bài học trên lớp 17

Chủ đề: Mô hình xử lý rác thải và khí thải 17

2.2 Tổ chức hoạt động STEM trải nghiệm 28

Chủ đề 2: Protein 28

2.3 Tổ chức hoạt động STEM nghiên cứu khoa học 28

Dự án “Điều chế keo dán và sơn từ rác thải nhựa polistiren” 28

2.3.1 Xác định vấn đề nghiên cứu và kiến thức nền 28

2.3.2 Đề xuất giải pháp 31

2.3.3 Lựa chọn giải pháp và tiến hành thực nghiệm 33

III THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 43

3.1 Mục đích thực nghiệm 43

3.2 Đối tượng thực nghiệm 43

3.3 Nội dung thực nghiệm 43

3.4 Phương pháp thực nghiệm 44

3.5 Kết quả thực nghiệm 44

3.5.1 Kết quả khảo sát về tính cấp thiết của đề tài 44

3.5.2 Kết quả khảo sát về tính khả thi của đề tài 47

3.5.3 Kết quả khảo sát về hiệu quả mà sáng kiến mang lại 49

PHẦN 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51

1 Kết luận 51

2 Kiến nghị 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 1: CÁC PHIẾU ĐÁNH GIÁ

PHỤ LỤC 1.1: PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒNG ĐẲNG

PHỤ LỤC 1.2 : PHIẾU ĐÁNH GIÁ DÀNH CHO GIÁO VIÊN

PHỤ LỤC 1.3: PHIẾU ĐÁNH GIÁ DÀNH CHO NHÓM HỌC SINH

PHỤ LỤC 2: CHỦ ĐỀ: PROTEIN

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

đủ

DHTH Dạy học tích hợp THPT Trung học phổ thông CNTT Công nghệ thông tin PPDH Phương pháp dạy học KTDH Kĩ thuật dạy học GQVĐ Giải quyết vấn đề PTHH Phương trình hóa học GDĐT Giáo dục Đào tạo SGK Sách giáo khoa

PP Phương pháp TNSP Thực nghiệm sư phạm

TN Thực nghiệm

GV Giáo viên

HS Học sinh

PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Lí do chọn đề tài

Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học nhằm hỗ trợ các trường phổ thông triển khai thực hiện có hiệu quả giáo dục STEM; tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM và nghiên cức khoa học, kĩ thuật

Hiện nay giáo dục STEM ngày càng được chú trọng quan tâm ở các nước phát triển bởi nó thúc đẩy sự hiểu biết cũng như nâng cao khả năng tư duy của người học Đồng thời, khối ngành STEM là một ngành nghề đang có nhu cầu về nguồn nhân lực chất lượng cao, có mức lương trung bình cao hơn hẳn so với các ngành nghề khác Bởi vậy tiếp cận với giáo dục STEM là một hướng đi đúng đắn, một khoản đầu tư có lãi giúp cho học sinh trang bị hành trang tốt nhất để thích ứng và phát triển trong kỹ nguyên công nghệ 4.0

Ngày 9/12/2020, tại Hà Nội, Bộ GDĐT tổ chức hội thảo “Chuyển đổi số trong giáo dục và đào tạo” Với mục đích chú trọng đào tạo những công dân Việt Nam

có kiến thức, kỹ năng chuyển đổi số để trở thành công dân toàn cầu Chuyển đổi số được ngành xác định là khâu đột phá, nhiệm vụ quan trọng cần chú trọng triển khai thực hiện những năm tới đây Thực hiện chuyển đổi số không chỉ giúp nâng cao chất lượng giáo dục mà quan trọng hơn là góp phần nâng cao năng suất lao động, tạo cơ hội lớn để hội nhâp quốc tế trong tình hình mới, gắn kết với vấn đề thực tiễn học đi đôi với hành Qua đó góp phần phát triển phẩm chất năng lực của HS và bước đầu thực hiện được định hướng nghề nghiệp

Trong chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 đã cụ thể hóa mục tiêu giáo dục phổ thông, trong đó có mục tiêu: giúp người học làm chủ kiến thức phổ thông; biết vận dụng hiệu quả kiến thức vào đời sống và tự học suốt đời; có định hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp Riêng đối với chương trình giáo THPT giúp học sinh tiếp tục phát triển những phẩm chất, năng lực cần thiết đối với người lao động,

ý thức và nhân cách công dân; khả năng tự học và ý thức học tập suốt đời; khả năng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với năng lực và sở thích, điều kiện và hoàn cảnh của bản thân để tiếp tục học lên, học nghề hoặc tham gia vào cuộc sống lao động; khả năng thích ứng với những đổi thay trong bối cảnh toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp mới

Là giáo viên, chúng tôi luôn mong muốn học sinh biết cách vận dụng kiến thức

đã được học để làm ra các sản phẩm phục vụ cho cuộc sống hàng ngày Từ đó sẽ giúp các em rút ngắn khoảng cách kiến thức giữa lý thuyết và thực hành, các em cảm thấy yêu thích các môn học hơn Và quan trọng nhất là khơi dậy và thúc đẩy được niềm đam mê, tìm tòi, khám phá, phát triển tư duy phản biện, xây dựng lập trường cho chính bản thân các em học sinh Đồng thời, chúng tôi luôn tìm cách đưa tới cho các em học sinh một sân chơi tri thức đúng nghĩa với lứa tuổi học sinh Với tiêu chí “học mà chơi, chơi mà học” để định hướng giảm tải lý thuyết tăng thực

hành vận dụng thúc đẩy sự sáng tạo, khơi nguồn cảm hứng từ các em học sinh Qua đó các em sẽ tìm được cách giải quyết vấn đề tốt nhất, nhanh nhất và hiệu quả nhất

Xuất phát từ yêu cầu về đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển các năng lực và phẩm chất của học sinh, tăng cường giáo dục theo định hướng STEM để đáp ứng được các đòi hỏi cần thiết cho cuộc sống, thích ứng với quá trình chuyển đổi số trong ngành giáo dục, chúng tôi lựa

chọn nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định

hướng STEM vào dạy học một số chủ đề Hóa học THPT” với mong muốn được

chia sẻ và tiếp tục học hỏi những kinh nghiệm trong quá trình hướng dẫn học sinh làm các sản phẩm STEM và áp dụng chuyển đổi số cho học sinh THPT

2 Mục đích nghiên cứu

- Thực hiện chuyển đổi số trong quá trình dạy học Hóa học

- Thiết kế và tổ chức dạy học thực nghiệm một số chủ đề Hóa học THPT theo định hướng giáo dục STEM

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học môn Hóa học ở trường trung học phổ thông (THPT)

- Đối tượng nghiên cứu:

+ Quá trình thực hiện chuyển đổi số trong dạy học Hóa học

+ Tổ chức dạy học một số chủ đề theo định hướng STEM

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và những vấn đề liên quan đến vấn đề chuyển đổi số trong quá trình dạy học; Cơ sở lý luận về tổ chức dạy học theo định hướng STEM trong dạy học môn Hóa học

- Tìm hiểu thực trạng dạy học theo định hướng STEM; vấn đề thực hiện chuyển đổi số trong dạy học Hóa học tại trường THPT Yên Thành 2

- Đề xuất và thiết kế một số chủ đề Hóa học THPT ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướnggiáo dục STEM

- Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp

đã đề xuất

5 Phạm vi nghiên cứu

- Về nội dung: Chương trình hóa học THPT

- Về địa bàn: Trường THPT Yên Thành 2, huyện Yên Thành, tỉnh Nghệ An

6 Phương pháp nghiên cứu

- Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận

Nghiên cứu những cơ sở lí luận về dạy học STEM, vấn đề thực hiện chuyển đổi số trong dạy học Phân tích và hệ thống hóa các tài liệu có liên quan đến đề tài trong các sách, các tiểu luận khoa học, báo chí, internet và nhiều tài liệu khác

- Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn

+ Phương pháp điều tra: Khảo sát thực trạng dạy học theo định hướng STEM; vấn

đề thực hiện chuyển đổi số trong dạy học Hóa học tại trường THPT Yên Thành 2 + Phương pháp chuyên gia: Trao đổi và lấy ý kiến chuyên gia

+ Phương pháp thực nghiệm sư phạm (TNSP): Nhằm kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả của biện pháp và những đề xuất của đề tài

- Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng toán thống kê để xử lí, phân tích kết

quả TNSP nhằm xác định tính hiệu quả và khả thi của các biện pháp đề xuất

7 Đóng góp mới của đề tài

- Đánh giá thực trạng việc sử dụng thực hiện chuyển đổi số trong dạy học Hóa học theo định hướng STEM tại trường THPT Yên Thành 2

- Đề xuất biện pháp tổ chức dạy học theo định hướng STEM

- Đề xuất và thiết kế một số chủ đề Hóa học THPT ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM

8 Cấu trúc của sáng kiến

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục thì nội dung của sáng kiến được cấu trúc thành các ý sau:

I Cơ sở lí luận và thực tiễn

II Ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM thông qua một

số chủ đề dạy học Hóa học

III Thực nghiệm sư phạm

PHẦN 2 NỘI DUNG

I – CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1.1 Quan điểm, chủ trương của Đảng, Nhà nước, Bộ Giáo dục và Đào tạo

Năm 2017, Bộ giáo dục và Đào tạo đã bắt đầu đẩy mạnh các hoạt động giáo dục STEM trong nhà trường Năm 2018, Bộ giáo dục và Đào tạo đã ban hành kế hoạch số 1223/KH-BGDĐT về triển khai đề án “giáo dục hướng nghiệp và định hướng phân luồng học sinh trong giáo dục phổ thông 2018-2025”, trong đó có nội dung: hỗ trợ kinh phí hoàn thiện cơ sở vật chất, trang thiết bị dạy học gắn với giáo dục hướng nghiệp, giáo dục STEM tại một số trường trung học triển khai điểm đại diện cho các vùng kinh tế… Từ phong trào học sinh nghiên cứu khoa học, cuộc thi Khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học đã được tổ chức hàng năm, góp phần quan trọng vào thực hiện giáo dục STEM trong các nhà trường

Với chương trình GDPT mới đã xác định mục đích cốt lõi cũng là hình thành phẩm chất năng lực thông qua việc học sinh đổi mới cách học, cách nghĩ Do đó, giáo dục STEM cần được tiếp tục đẩy mạnh trong các nhà trường Đây thực sự là một phương pháp giáo dục hiện đại

Đến năm 2020 Bộ giáo dục và Đào tạo đã ban hành công văn 3089/BGDĐT- GDTrH về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM ngày 14/8/2020 nhằm tăng vường áp dụng STEM trong giáo dục trung học nhằm góp phần thực hiện mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông 2018

Năm 2020, Bộ GDĐT cũng đã tổ chức hội thảo “Chuyển đổi số trong giáo dục

và đào tạo” Với mục đích chú trọng đào tạo những công dân Việt Nam có kiến thức, kỹ năng chuyển đổi số để trở thành công dân toàn cầu Chuyển đổi số được ngành xác định là khâu đột phá, nhiệm vụ quan trọng cần chú trọng triển khai thực hiện những năm tới đây Thực hiện chuyển đổi số không chỉ giúp nâng cao chất lượng giáo dục mà quan trọng hơn là góp phần nâng cao năng suất lao động, tạo cơ hội lớn để hội nhâp quốc tế Dịch Covid-19 vừa qua mang đến áp lực cho hoạt động giáo dục, nhưng đồng thời cũng tạo ra động lực để chuyển đổi số trở nên mạnh mẽ hơn; tạo cơ hội và động lực để giáo viên, học sinh thích ứng, áp dụng phương thức dạy học trực tuyến

Như vậy, Đảng, Nhà nước, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã thực hiện lộ trình đổi mới toàn diện, liên tục, đồng bộ hệ thống giáo dục và đào tạo nhằm phát huy năng lực của người học đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội của đất nước và hội nhập quốc tế trong tình hình mới, gắn kết với vấn đề thực tiễn học đi đôi với hành Qua đó góp phần phát triển phẩm chất năng lực của HS và bước đầu thực hiện được định hướng nghề nghiệp

1.2 Chuyển đổi số trong giáo dục

1.2.1 Khái niệm về chuyển đổi số

Chuyển đổi số là quá trình chuyển đổi hoạt động xã hội từ không gian truyền thống sang không gian số thông qua công nghệ mới, thay đổi phương thức điều hành, lãnh đạo, quy trình làm việc

1.2.2 Mục đích chuyển đổi số

Thực hiện chuyển đổi số trong giáo dục nhằm đáp ứng đòi hỏi của chương trình giáo dục phổ thông 2018

Đồng thời trong tình hình dịch bệnh Covid-19 đang bùng phát trên toàn cầu

mà con người chưa thể kiểm soát được khiến cho học sinh, sinh viên tạm dừng đến trường, việc chuyển đổi số trong giáo dục càng trở nên cấp thiết với việc đa dạng các hình thức dạy học trên cơ sở tận dụng sự phát triển của công nghệ thông tin

Việc thực hiện chuyển đổi số trong giáo dục sẽ làm thay đổi diện mạo giáo dục hoàn toàn mới phương thức, cách thức, phương pháp, kĩ thuật, công cụ và phương tiện mới nhằm đáp ứng mục tiêu đào tạo công dân toàn cầu, nâng cao chất lượng giáo dục, tạo cơ hội để hội nhấp quốc tế

1.2.3 Điều kiện cần thiết để chuyển đổi số

Để thực hiện chuyển đổi số cần phải chuẩn bị những điều kiện cần thiết, trong đó:

- Sự thay đổi trong nhận thức của lãnh đạo về tầm quan trọng của chuyển đổi số trong giáo dục

- Sự chuẩn bị đầy đủ đồng bộ về cơ sở hạ tầng ICT: Internet tốc độ cao, thiết bị kĩ thuật số

- Sự phát triển công nghệ công nghệ: Dữ liệu lớn (Big Data), Internet vạn vật (IoT), điện toán đám mây (Cloud), Trí tuệ nhân tạo (AI)

- Con người với kĩ năng chuyển đổi và Năng lực số sẽ là yếu tố cốt lõi để thực sự thay đổi và thực hiện chuyển đổi số trong giáo dục một cách thực chất và hiệu quả

1.2.4 Khung năng lực số của học sinh

Chuyển đổi số trong giáo dục học sinh cần đạt được các năng lực sau đây:

0 Sử dụng các thiết bị kĩ thuật số Xác định, quản lý và sử dụng được công

cụ phần mền và công nghệ một cách hợp

lí trong môi trường số

1 Xử lý thông tin và dữ kiện - Xác định rõ những, thuộc tính (từ khóa,

định dạng, hình ảnh, video…) thông tin cần thiết, địa chỉ nguồn dữ liệu, thông tin

và nội dung số, sử dụng chúng hiệu quả

- Tìm kiếm và đánh giá sự phù hợp của nguồn thông tin và nội dung của nó Sử

dụng hiệu quả công cụ và thông tin tìm được để đưa ra những quyết định sáng suốt

- Lưu trữ, quản lý và tổ chức được dữ liệu thông tin và nội dung số

2 Giao tiếp và hợp tác

- Tương tác, giao tiếp và hợp tác thông qua công nghệ số trong khi chú ý đến sựu

đa dạng về văn hóa và sự khác biệt thế hệ

- Tham gia vào xã hội thông qua các dịch

vụ số và quyền công dân được tham gia

- Quản lí thông tin cá nhân

3 Tạo nội dung kĩ thuật số

- Tạo ra và biên tập nội dung số

- Cải tiến và tích hợp nội dung số vào nội dung đã có sẵn khi ý thức được bàn

quyền

- Biết cách đưa ra hướng dẫn có thể hiểu được

4 An toàn kĩ thuật số - Bảo vệ được thiết bị, nội dung, dữ liệu cá

nhân và quyền riêng tư trong môi trường

số, bảo vệ thể chất và sức khỏe tâm lý và nhận thức về các công nghệ kỹ thuật số cho hạnh phúc xã hội và hòa nhập xã hội

- Nhận thức được về tác động môi trường của công nghệ kỹ thuật số và việc sử dụng chúng

5 Giải quyết vấn đề - Xác định được các nhu cầu và vấn đề

trong môi trường số

- Giải quyết các tình huống có vấn đề trong môi trường số

- Sử dụng được các công cụ số cải tiến quy trình và sản phẩm, cập nhập được sự phát triển của công nghệ số mới

6 Năng lực định hướng nghề

nghiệp

-Vận hành được các công nghệ kỹ thuật

số chuyên biệt và hiểu, phân tích và đánh giá dữ liệu chuyên ngành, thông tin và nội dung số cho một lĩnh vực cụ thể

Tất cả năng lực số của học sinh trong chuyển đổi số trong giáo dục đều phù hợp và góp phần hình thành phẩm chất năng lực của người học theo chương trình giáo dục

phổ thông 2018

1.3 Giáo dục STEM

1.3.1 Định nghĩa giáo dục STEM

Giáo dục STEM là một mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học (Science), Công nghệ (Technology),

Kĩ thuật (Engneering) và Toán học (Mathematic) vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể

Giáo dục STEM là giáo dục tích hợp, theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) nhằm trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến (các lĩnh vực) Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một

mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tiễn

Trong CT GDPT năm 2018: “Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể”

Như vậy giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, đồng thời thúc đẩy sự phát triển phẩm chất và năng lực người học đáp ứng yêu cầu và sự phát triển kinh tế xã hội

1.3.2 Mục tiêu giáo dục STEM

Giáo dục STEM còn góp phần thực hiện các mục tiêu sau:

- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEM cho HS

Đó là khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học, biết liên kết các kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn

- Phát triển các năng lực chung cho HS, phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực tự chủ và tự học

- Định hướng nghề nghiệp cho HS Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS kiến thức nền tảng cho việc học tập ở mức độ cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học sẽ mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với đổi mới GDPT, đảm bảo giáo dục toàn diện; nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM; hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS; giúp kết nối trường học với cộng đồng; góp phần hướng nghiệp, phân luồng và giúp HS thích ứng với cách mạng công nghiệp 4.0

1.3.3 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM

a) Dạy học các môn Khoa học theo bài học STEM

Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường trung học Giáo viên thiết kế các bài học STEM để triển khai trong quá trình dạy học các môn học thuộc chương trình giáo dục phổ thông theo định hướng tiếp cận thích hợp nội môn hoặc tích hợp liên môn

Nội dung bài học STEM bám sát nội dung chương trình của các môn học nhằm thực hiện chương trình giáo dục phổ thông theo thời lượng quy định của các môn học trong chương trình

Học sinh thực hiện bài học STEM được chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu học tập để tiếp nhận và vận dụng kiến thức thông qua các hoạt động: lựa chọn giải quyết vấn đề; Thực hành thiết kế, chế tạo thử nghiệm mẫu thiết kế; Chia

sẻ, thảo luận, hoàn thiện hoặc điều chỉnh mẫu thiết kế dưới sự hướng dẫn của giáo viên

b) Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM

Hoạt động trải nghiệm STEM được tổ chức thông qua hình thức câu lạc bộ hoặc các hoạt động trải nghiệm thực tế; được tổ chức thực hiện theo sở thích, năng khiếu và lựa chọn của học sinh một cách tự nguyện Nhà trường có thể tổ chức các không gian trải nghiệm STEM trong nhà trường; Giới thiệu thư viện học liệu số, thí nghiệm ảo, mô phỏng, phần mền học tập để học sinh tìm hiểu, khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống

Hoạt động trải nghiệm STEM được tổ chức theo kế hoạch giáo dục hàng năm của nhà trường, nội dung mỗi buổi trải nghiệm được thiết kế thành bài học cụ thể,

mô tả rõ mục đích, yêu cầu, tiến trình trải nghiệm và dự kiến kết quả Ưu tiên những hoạt động liên quan, hoạt động tiếp nối ở mức độ vận dụng (thiết kế, thử nghiệm, thảo luận và chỉnh sửa) của các hoạt động trong bài học STEM theo kế hoạch dạy học của nhà trường

Tăng cường hợp tác giữa trường trung học với các cơ sở giáo dục đại học, cơ

sở nghiên cứu, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, doanh nghiệp, hộ kinh doanh, các thành phần kinh tế - xã hội khác và gia đình để tổ chức có hiệu quả các hoạt động trải nghiệm STEM phù hợp với các quy định hiện hành

c) Tổ chức hoạt động nghiên cứu KHKT

Hoạt động này dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn, thông qua các quá trình tổ chức dạy học các bài học STEM và hoạt động trải nghiệm STEM phát hiện các học sinh có năng khiếu để bồi dưỡng, tạo điều kiện thuận lợi học sinh tham gia nghiên cứu khoa học kĩ thuật

Hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật được thực hiện dưới dạng một đề tài/dự án nghiên cứu bởi một cá nhân hoặc nhóm 2 thành viên, dưới sự hướng dẫn của GV hoặc nhà khoa học có chuyên môn phù hợp

Dựa trên tình hình thực tiễn, có thể định kì tổ chức ngày hội STEM hoặc cuộc thi khoa học, kĩ thuật tại đơn vị để đánh giá, biểu dương nỗ lực của giáo viên và học sinh trong việc tổ chức dạy và học, đồng thời lựa chọn các đề tài/dự án nghiên cứu gửi tham gia Cuộc thi khoa học, kĩ thuật cấp trên

Hình 1.1: Ngày hội STEM cấp trường

Trong sáng kiến này tôi đi sâu vào cả 3 hình thức: Tổ chức bài học STEM; Hoạt động trải nghiệm STEM trong câu lạc bộ và tổ chức hoạt động STEM nghiên cứu khoa học, kĩ thuật

1.3.4 Quy trình xây dựng và thực hiện bài học STEM

a) Quy trình xây dựng bài học STEM

Bước 1: Lựa chọn nội dung học

Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên, xã hội; quy trình hoặc thiết bị công nghệ ứng dụng kiến thức đó trong thực tiễn để lựa chọn nội dung của bài học

Bước 2: Xác định vấn đề giải quyết

Xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn hoặc vận dụng kiến những kiến thức, kỹ năng đã biết để xây dựng bài học

Bước 3: Xây dựng tiêu chí của sản phẩm/ giải pháp giải quyết vấn đề

Xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm làm căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm

Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học

Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực với các hoạt động học bao hàm các bước của quy trình kĩ thuật Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành và cách thức tổ chức hoạt động học tập Các hoạt động học tập đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng)

Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học tập của học sinh bên ngoài lớp học

b) Thiết kế và thực hiện tiến trình dạy học

Tiến trình bài học STEM tuân thủ theo quy trình kĩ thuật, nhưng các bước trong quy trình có thể không cần thực hiện một cách tuần tự mà thực hiện song song, tương hỗ lẫn nhau Hoạt động nghiên cứu kiến thức nên có thể được tổ chức thực hiện đồng thời với việc đề xuất giải pháp; hoạt động chế tạo mẫu có thể được thực hiện đồng thời với thử nghiệm và đánh giá Trong đó bước này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kai

Mỗi bài học STEM có thể được tổ chức theo 5 hoạt động dưới đây Trong đó, hoạt động 4 và 5 được tổ chức thực hiện một cách linh hoạt ở trong và ngoài lớp học theo nội dung và phạm vi kiến thức của từng bài học

Mỗi hoạt động phải được mô tả rõ mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh và cách thức tổ chức hoạt động

Nội dung hoạt động có thể được biên soạn thành các mục chứa đựng các thông tin như là nguyên liệu, kèm theo các lệnh hoặc yêu cầu hoạt động để học sinh tìm hiểu, gia công trí tuệ để giải quyết vấn đề đặt ra trong các hoạt động; Cách thức tổ chức các hoạt động thể hiện phương pháp dạy học, mô tả cách thức tổ chức từng mục của nội dung hoạt động để học sinh đạt được mục đích tương ứng

Hoạt động 1: Xác định vấn đề

Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề Trong đó học sinh phải hoàn thành một sản phẩm học tập hoặc giải quyết một vấn đề cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế, giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

Tổ chức cho học sinh thực hiện hoạt động tích cực, tăng cường mức độ tự lực tùy thuộc từng đối tượng học sinh dưới sự hướng dẫn một cách linh hoạt của giáo viên Khuyến khích học sinh hoạt động tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

Tổ chức cho học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới và kiến thức đã có); giáo viên tổ chức góp ý, chứ trọng việc chỉnh sửa và xác thực các thuyết minh của học sinh để học sinh nắm vững kiến thức mới và tiếp tục hoàn thiện bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo thử nghiệm

Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

Tổ chức cho học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế, kết hợp tiến hành thử nghiệm trong quá trình chế tạo Hướng dẫn học sinh đánh giá mẫu và điều chỉnh thiết kế ban đầu để đảm bảo mẫu chế tạo là khả thi

Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

Tổ chức cho học sinh trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành, trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh hoàn thiện

b) Quy trình xây dựng và thực hiện chủ đề STEM trong câu lạc bộ

Bước 1: Các bước thành lập câu lạc bộ

Thứ nhất: giáo viên cần phải trang bị các kiến thức về giáo dục STEM bằng cách tham gia lớp tập huấn các khóa đào tạo về giáo dục STEM

Thứ hai: Lập kế hoạch tổ chức hoạt động câu lạc bộ: (Cơ sở vật chất, đối tượng học sinh, dự kiến các chủ đề dạy học, …) từ đó đề xuất với nhà trường thành lập câu lạc bộ

Thứ ba: Thu hút học sinh tham gia: đăng thông báo trên fanpage; website, bảng tin của trường; của câu lạc bộ Để học sinh tham gia có chất lượng phát phiếu khảo sát, tham dò để đánh giá hứng thú của học sinh

Thứ tư: Tuyển học sinh vào câu lạc bộ qua phiếu khảo sát

Bước 2: Triển khai các hoạt động học tập và trải nghiệm trong câu lạc bộ theo các

chủ đề nhà trường đã duyệt

c) Quy trình 5E

Quy trình 5E cũng là mô hình phổ biến trong xây dựng bài học 5E là viết tắt của 5 từ bắt đầu bằng chữ E trong tiếng Anh: Gắn kết (Engage), Khám phá (Explore), Diễn giải (Explain), Củng cố (Elaborate), Đánh giá (Evaluate) Đây là một công cụ hữu hiệu giúp cho cả người học và người dạy cảm thấy bài học có tính

hệ thống, liền mạch, có cơ hội phát triển theo tâm lý thích được tự khám phá và kiến tạo kiến thức

Quy trình dạy học này giúp giáo viên giảm được thời lượng dạy lý thuyết mà thay vào đó, tạo ra các hoạt động thực hành và khám phá Ngoài ra, theo mô hình dạy học 5E, học sinh từng bước khám phá kiến thức mới dựa trên các kiến thức đã biết trước đó, có thể cá nhân hóa quá trình học của mình, tạo được sự gắn kết với quá trình học hơn

Gần đây, mô hình 5E còn được mở rộng thành 6E (thêm yếu tố công nghệ - Engineering) và 7E (thêm yếu tố Khơi gợi - Elicit, và Mở rộng - Extend) tùy theo đặc thù của từng buổi học Mặc dù vậy, mô mình cốt lõi 5E vẫn được vận dụng phổ biến nhất

1.4 Thực trạng sử dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào quá trình dạy học ở trường THPT

Hiện nay, chuyển đổi số trong các trường học nói chung và các trường THPT nói riêng đã từng bước tuyên truyền nâng cao nhận thức cho đội ngũ cán bộ, quản

lý, giáo viên và học sinh, thể hiện qua việc sử dụng một số phần mềm trong quản

lý như: Phần mềm VNEdu, SMAS, Cơ sở dữ liệu ngành http://csdl.moet.gov.vn ; phần mềm tập huấn bồi dưỡng thường xuyên của Bộ giáo dục http://taphuan.csdl.edu.vn, đánh giá công chức: ETEP, TEMIS; phần mềm cho kế toán tài chính: MISA, quản lý tài sản, hỗ trợ kê khai thuế; giao dịch kho bạc, phần mềm quản lý thư viện, soạn thời khóa biểu bằng phần mềm TKB, phần mềm Ioffice để quản lý công văn đi, đến, …; Sử dụng Zalo, Facebook, SMS để chuyển tải, truyền đạt nội dung thông tin đến cán bộ giáo viên, nhân viên, phụ huynh học sinh:,…

Để đánh giá thực trạng ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào quá trình dạy học ở trường THPT, chúng tôi đã sử dụng phương pháp điều tra bằng bảng hỏi được tiến hành tại một số trường THPT trên huyện Yên Thành Khách thể tham gia khảo sát gồm 90 GV Khảo sát được tiến hành vào tháng 4/203, sử dụng nền tảng khảo sát trực tuyến Google Forms (Link:

https://forms.gle/au7JLp46aXXniEkd7) Dữ liệu sau khi thu thập được xử lí bằng

Biểu đồ 1.1: Hiểu biết của các đối tượng về giáo dục STEM

Bảng 1.1 và biểu đồ 1.1 cho thấy, số lượng giáo viên hiểu sâu sắc về giáo dục STEM chiếm 30,3%, số lượng giáo viên có hiểu biết về giáo dục STEM chiếm 46,1, nhưng số lượng giáo viên biết sơ qua, chưa tìm hiểu kỹ chiếm đến 23,6% Điều này phản ánh sự tự tin và sẵn sàng của GV về áp dụng giáo dục STEM trong dạy học còn rất thấp Còn về phía học sinh, hiểu sâu sắc về giáo dục STEM chỉ chiếm 7,03%, số lượng học sinh có hiểu biết về giáo dục STEM chiếm 28,65%, số lượng học sinh biết sơ qua, chưa tìm hiểu kỹ chiếm 51,89%, số học sinh chưa từng nghe qua chiếm 12,43% Qua số liệu thống kê, chúng tôi thấy được mặc dù giáo dục STEM và chuyển đổi số được đưa vào chương trình GDPT đã được hơn 3 năm, nhưng học sinh vẫn chưa thực sự quan tâm và sẵn sàng thực hiện

Biểu đồ 1.2: Khảo sát về vấn đề giáo viên tìm hiểu ứng dụng chuyển đổi số kết hợp

dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Biểu đồ 1.2 cho thấy, số lượng GV được tập huấn, bồi dưỡng về giáo dục STEM chiếm 77,8% số lượng người được khảo sát; số lượng giáo viên tự tìm tòi, nghiên cứu chiếm 31,1% Điều đó chứng tỏ, giáo viên đã ý thức được tầm quan trọng của việc ứng dụng chuyển đổi số kết hợp giáo dục STEM trong quá trình dạy học và có nhu cầu tìm hiểu, áp dụng giáo dục STEM trong dạy học

Biểu đồ 1.3: Khảo sát ý kiến của học sinh tìm hiểu ứng dụng chuyển đổi số kết hợp

dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Biểu đồ 1.3 cho thấy, số lượng HS tự tìm tòi, nghiên cứu chiếm 43,5%, số

lượng HS tìm hiểu qua thầy cô, bạn bè chiếm 42,9% số lượng người được khảo sát,

số lượng Hs biết đến STEM qua các ngày hội STEM chiếm 25% Điều đó chứng

tỏ, nhà trường THPT đã ý thức được tầm quan trọng của việc ứng dụng chuyển đổi

số kết hợp giáo dục STEM trong quá trình dạy học và có nhu cầu tìm hiểu, áp dụng giáo dục STEM trong dạy học

Biểu đồ 1.4: Khảo sát về các hình thức tổ chức các hoạt động giáo dục STEM

trong trường THPT

Biểu đồ 1.4: Khảo sát về tần suất giáo viên đã sử dụng ứng dụng chuyển đổi số kết

hợp dạy học theo định hướng STEM vào `quá trình dạy học

Bảng 1.2: Giáo viên đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu quả của việc ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào dạy học

Các yếu tố

Rất quan trọng (%)

Quan trọng (%)

Không quan trọng (%)

Khó đánh giá (%)

1 Chương trình, SGK 51.685 44.944 - 3.371

2 Cơ sở vật chất, trang thiết bị 56.977 39.535 - 3.488

3 Nguồn tư liệu cung cấp thông

tin, kiến thức về STEM 60.920 37.931 1.149 -

4 Trình độ nhận thức của giáo viên 67.442 32.558 - -

5 Trình độ nhận thức của học sinh 62.069 37.931 - -

6 Sự phối hợp giữa phụ huynh,

nhà trường cùng các tổ chức khác 59.091 38.636 - 2.273

Biểu đồ 1.5: % ý kiến của giáo viên đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu quả của việc ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng

STEM vào dạy học

Qua phân tích các bảng số liệu và biểu đồ đã được xây dựng dựa trên kết quả khảo sát, chúng tôi nhận thấy, ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM trong nhà trường THPT đã và đang được thực hiện ngày càng được nhân rộng, tuy nhiên, theo chúng tôi nền tảng cơ bản của việc ứng dụng chuyển đổi

số kết hợp dạy học theo định hướng STEM trong nhà trường THPT là phải dựa vào

cơ sở vật chất, hạ tầng thông tin, cơ sở dữ liệu số, đường lối, chủ trương chính sách

và đội ngũ lãnh đạo, cán bộ viên chức, giáo viên, học sinh

Ứng dụng chuyển đổi số (sử dụng các phần mềm dạy học, sử dụng các thiết bị hiện đại như máy chiếu, máy chiếu hắt, ti vi thông minh, các ngữ liệu khoa học từ trên mạng Internet) kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào quá trình dạy và học là một vấn đề không mới, bước đầu đáp ứng được một phần yêu cầu của đổi mới dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực và phẩm chất của người học, tuy nhiên việc sử dụng trong nhà trường mới chỉ dừng lại chủ yếu từ phía giáo viên, thực hiện chưa đồng bộ, chưa đạt hiệu quả cao

Hiện nay, có một số lượng lớn học sinh THPT được cha mẹ trang bị cho điện thoại thông minh để liên lạc, giải trí, học tập Tuy nhiên thời lượng học sinh sử dụng điện thoại cho việc học tập còn chưa thường xuyên và chưa nhiều Đồng thời

ý thức sử dụng điện thoại đúng mục đích của học sinh còn hạn chế Đây là sự lãng phí lớn về tài nguyên (thiết bị, thời gian, con người)

Xuất phát từ yêu cầu về đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển các năng lực và phẩm chất của học sinh, tăng cường giáo dục theo định hướng STEM để đáp ứng được các đòi hỏi cần thiết cho cuộc sống, thích ứng với quá trình chuyển đổi số trong ngành giáo dục, chúng tôi đã mạnh dạn lựa chọn vấn đề này để nghiên cứu và ứng dụng trong quá trình dạy và

học bộ môn

II - ỨNG DỤNG CHUYỂN ĐỔI SỐ KẾT HỢP DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM THÔNG QUA MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC HOÁ HỌC 2.1 Tổ chức STEM bài học trên lớp

Chủ đề: Mô hình xử lý rác thải và khí thải

Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học

Căn cứ vào kế hoạch dạy học của bộ môn Hóa học ở chương 3 Cacbon-Silic, sau bài 15 Cacbon và bài 16 hợp chất của cacbon, có 1 tiết dạy học theo định hướng STEM, chúng tôi đã có ý tưởng dựa trên các ứng dụng của cacbon; Tính chất hóa học của cacbon monooxit (tính khử); Tính chất hóa học của cacbon ddioxxit (là oxit axit); Tình hình ô nhiễm rác thải nhất là vùng nông thôn mong muốn tìm ra cách thức để xử lý rác thải và khí thải

Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết

Dựa vào kiến thức của bài cacbon; Hợp chất của cacbon và qua điều tra tình hình

và thực trạng sử dụng túi nilon, xử lý các loại túi nilon, rác thải của người dân tại địa phương, ưu nhược điểm một số phương pháp xử lý rác tại địa phương hiện nay

để thực hiện dự án thiết kế “Mô hình xử lý rác thải và khí thải”

Bước 3: Xây dụng tiêu chí của sản phẩm/ giải pháp giải quyết vấn đề

1 Các loại khí thải trong đốt rác thải sinh hoạt 5

2 Tài liệu chế tạo lò xử lý rác thải và nội dung kiến thức hóa

học có liên quan

10

3 Tìm hiểu các thông tin cần thiết cho đề tài trên mạng

Internet, tại thư viện…

10

1 Quan sát các mô hình lò xử lý khí thải được lắp đặt tại các

khu dân cư, các lò xử lý rác thải công nghiệp

phẩm Kĩ thuật Lò có thể đốt liên tục rác thải,

rác cháy hoàn toàn

10

Khí thải được xử lý đảm bảo quy chuẩn trước khi thoát ra ngoài môi trường

10

Các bộ phận của lò được thiết kế riêng từng phần giúp việc lắp đặt

dễ dàng, dễ sử dụng và thay thế theo nhu cầu sử dụng toàn bộ hệ thống hoặc chọn lọc một số bộ phận

10

2.2.1.2 Thiết kế tiến trình dạy học

Do khung phân phối chương trình và thời gian học môn Hóa học của nhà trường nên tôi đã linh hoạt thiết kế chủ đề này để đảm bảo về mặt thời gian và tiến trình thực hiện đạt hiệu quả cao nhất

Hoạt động 1 và 2 thực hiện tại nhà (thời gian 1 tuần)

Hoạt động 3, 4 và 5 thực hiện trên lớp (Thời gian 45 phút)

Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ KIẾN THỨC NỀN

a) Mục đích

- Kiến thức: Học sinh xem bài giảng Elearing để tìm hiểu:

+ Kiến thức trong chương trình SGK Hóa học 11

• Một số ứng dụng của cacbon hoạt tính

• Tính khử của cacbon monooxit

• Thí nghiệm dùng miệng thổi khí thở vào dung dịch nước vôi trong Quan sát hiện tượng và giải thích thí nghiệm

+ Phát triển năng lực chuyển đổi số: thông qua việc tìm kiếm, thu thập thông tin trên mạng Internet và xử lý thông tin, sử dụng bài giảng E-learning để thực hiện các nhiệm vụ tự học theo hướng dẫn của giáo viên

b) Nội dung

- Học sinh:

+ Biết được một số ứng dụng của cabon hoạt tính;

+ Giải thích được hiện tượng viết được phương trình phản ứng khi thổi khí thở vào dung dịch nước vôi trong;

+ Thực hiện được các câu hỏi/bài tập tương tác GV đưa ra trong E-learning

- GV thống nhất với HS kế hoạch triển khai dự án và tiêu chí đánh giá sản phẩm của dự án

c) Dự kiến sản phẩm của hoạt động

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau:

- Kết quả trả lời các câu hỏi tương tác của học sinh được gửi trực tiếp về email của giáo viên để đánh giá quá trình tự học của học sinh

- Bảng mô tả nhiệm vụ của dự án (cá nhân) theo yêu cầu tiêu chí đánh giá sản phẩm mà GV đưa ra

Bảng mô tả nhiệm vụ cá nhân học sinh thực hiện dự án

Họ và tên: ……….…Lớp: ………

Nội dung học sinh cần tìm hiểu Nội dung học sinh tìm hiểu được

Nghiên cứu tài liệu

Các loại khí thải trong đốt rác thải sinh

hoạt

Tài liệu chế tạo lò xử lý rác thải và nội dung

kiến thức hóa học có liên quan

Tìm hiểu các thông tin cần thiết cho đề tài

trên mạng Internet, tại thư viện…

Quan sát – điều tra

Quan sát các mô hình lò xử lý khí thải được

lắp đặt tại các khu dân cư, các lò xử lý rác

thải công nghiệp

Bước 2: HS thực hiện các nhiệm vụ học tập trên E-learning (trong hai ngày)

Bước 3: Sau 2 ngày GV đánh giá quá trình tự học của học sinh (các bài tập/câu hỏi

tương tác trong E-learining)

Hoạt động 2: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP

a Mục đích

Kiến thức:

+ Phác họa ra được mô hình xử lý rác thải và khí thải

+ Thuyết trình được nguyên lý hoạt động

Phát triển năng lực hợp tác và giao tiếp thông qua hoạt động nhóm khi học sinh chuẩn bị phần báo cáo kết quả cá nhân của mình

Phát triển năng lực hóa học: phân tích dự đoán được các khí thoát ra trong quá trình đốt cháy rác, Sử dụng các kiến thức tính chất hóa học của CO, CO2, ứng dụng cacbon hoạt tính, để phác họa được mô hình xử lý rác thải và khí thải

Phát triển năng lực môn công nghệ: lập được bản vẽ kĩ thuật đơn giản bằng tay hoặc có sự hỗ trợ của máy tính

Phát triển năng lực số cho học sinh:

+ Duyệt, tìm kiếm và lọc dữ liệu thông tin và nội dung số

+ Phân tích, so sánh và đánh giá độ tin cậy, xác thực của các nguồn dữ liệu thông tin và nội dung số trong các phiên họp nhóm

+ Giao tiếp và hợp tác chia sẻ thông tin qua công nghệ số: qua Zoom, Google meet, Zalo, messenger, cùng tạo ra một sản phẩm chung của nhóm

+ Tạo ra và biên tập nội dung số: sử dụng phần mền powerpoint, phần mềm Paint, phần mềm Canva, phần mền Photoshop,… để tạo ra sản phẩm báo cáo của nhóm

b Nội dung

HS làm việc thảo luận theo nhóm của mình, nhóm trưởng chịu trách nhiệm phân chia nhiệm vụ cho các thành viên Các nhóm thảo luận thống nhất các kiến thức liên qua

GV đôn đốc hỗ trợ tài liệu, giải đáp thắc mắc cho các nhóm khi cần thiết

c Dự kiến sản phẩm của hoạt động

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau:

- Phác họa/bản thiết kế mô hình xử lý rác thải và khí thải

- Bản thuyết trình: nguyên lí hoạt động hệ thống xử lý rác thải và khí thải

- Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lí hoạt động hệ thống xử lý rác thải và khí thải

Hình 2.2: Bản thiết kế mô hình xử lý rác thải và khí thải

d Cách thức tổ chức hoạt động

Hoạt động nhóm

Phiên họp online 1 (Thời gian: Ngày thứ 3)

Các nhóm họp online dưới sự điều khiển của nhóm trưởng trên Zoon, Google meet, … Nhóm trưởng có trách nhiệm phân chia nhiệm vụ cho từng thành viên tìm hiểu:

+ Nghiên cứu tài liệu:

Các loại khí thải trong đốt rác thải sinh hoạt

Tài liệu chế tạo lò xử lý rác thải và nội dung kiến thức hóa học có liên quan Tìm hiểu các thông tin cần thiết cho dự án trên mạng Internet, tại thư viện… + Điều tra:

Điều tra tình hình và thực trạng sử dụng túi nilon, xử lý các loại túi nilon, rác thải của người dân tại địa phương Điều tra ưu nhược điểm một số phương pháp xử lý rác tại địa phương đang thực hiện

+ Quan sát:

Quan sát các mô hình lò xử lý khí thải được lắp đặt tại các khu dân cư, các lò xử lý rác thải công nghiệp, thiết lập sơ đồ của lò xử lý khí thải…

Phiên họp online 2 (Thời gian thực hiện: Ngày thứ 4)

Nhóm trưởng điều hành phiên họp và có trách nhiệm Record lại phiên họp gửi về cho GV

- HS dựa vào phương pháp nghiên cứu tài liệu tìm kiếm được, phương pháp điều tra, phương pháp quan sát của các thành viên trong nhóm tìm hiểu về rác thải và các khí thoát ra trong quá trình đốt rác Từ đó, thống nhất với nhau:

Phác họa ra được mô hình xử lý rác thải và khí thải

Chọn vật liệu để làm mô hình cho buổi học trên lớp

Phân công nhiệm vụ cho từng HS khi lên lớp thực hiện nhiệm vụ học tập của nhóm

Trong quá trình các nhóm họp online nếu nhóm nào cần sự hỗ trợ của GV thì GV

sẽ vào dự họp để tháo gỡ khó khăn cho các nhóm (Thời gian GV vào hỗ trợ cho các nhóm 15 phút)

Hoạt động 3: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP (12 phút)

a Mục đích

Kiến thức: HS trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế của nhóm

Phát triển năng lực chung: năng lực giao tiếp, năng lực hợp tác nhóm

+ Sử dụng ngôn ngữ kết hợp với các phương tiện nhóm đã chuẩn bị: giấy, powerpint; … để trình bày thông tin, ý tưởng, lập luận vấn đề mà GV đưa ra

+ Chủ động giao tiếp, tự tin và biết kiểm soát cảm xúc, thái độ khi nói trước nhiều người

+ Biết bảo vệ quan điểm của nhóm

+ HS các nhóm khác biết đánh giá vấn đề nhóm bạn đang trình bày

Phát triển năng lực môn công nghệ: Xác định được các yếu tố ảnh hưởng tới hoạt động thiết kế kĩ thuật; Sử dụng được một số phần mềm đơn giản hỗ trợ thiết kế Phát triển năng lực của năng lực số: biết sử dụng phần mền trong thiết bị số: powerpoint, photoshop CC 2018, … để báo cáo sản phẩm

b Nội dung

Trên cơ sở đã nghiên cứu bản record hoạt động nhóm của học sinh trong phiên họp online thứ 2, GV lựa chọn sản phẩm của hai nhóm (1 nhóm hoạt động tốt, 1 nhóm hoạt động chưa tốt) trình bày báo cáo sản phẩm của nhóm

GV chuẩn hóa các kiến thức liên quan cho HS, yêu cầu HS ghi lại kiến thức vào vở

và chỉnh sửa phương án nếu có

c Dự kiến sản phẩm của hoạt động

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được bản thiết kế mô hình xử lý rác thải và khí thải một cách hoàn chỉnh

Hình 2.3: Hình ảnh poster của một nhóm thiết kế trên photoshop CC 2018

Bước 2: GV tổ chức cho các nhóm còn lại nêu câu hỏi, nhận xét về phương án thiết

kế của nhóm bạn Nhóm trình bày trả lời bảo vệ, thu nhận góp ý và điều chỉnh thiết

Bước 3: Thảo luận

GV là người điều hành hoạt động thảo luận

Một số câu hỏi GV có thể hỏi và định hướng HS thảo luận:

Câu 1 Dự kiến khí thoát ra trong quá trình đốt rác (chủ yếu là nilon) là gì?

Câu 2 Tại sao nên sử dụng thêm bộ phận Cyclone?

11A1 – NHÓM 2

Câu 3 Khí thoát ra khi dẫn vào nước vôi trong làm cho khả năng tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng là tốt nhất?

Câu 4 Làm thế nào để xử lý kết tủa CaCO3 một cách tốt nhất?

Bước 4: GV nhận xét, tổng kết và chuẩn hóa kiến thức liên quan, chốt lại các vấn

đề chú ý, chỉnh sửa của các nhóm

Bước 5: Các nhóm điều chỉnh lại bản thiết kế (nếu cần)

Hoạt động 4: CHẾ TẠO MÔ HÌNH – 25 phút

a Mục đích

Cho các nhóm HS dựa vào bản thiết kế (đã được điều chỉnh bổ sung) và sự

phân công nhiệm vụ của từng cá nhân trong nhóm để mỗi HS trong nhóm thực hiện làm mô hình từng bộ phận, rồi lắp rắp thành một hệ thống hoàn chỉnh

Phát triển năng lực chung: năng lực hợp tác

Phát triển năng lực của môn công nghệ: Dựa vào bản vẽ/bản thiết kế học sinh chế tạo ra được sản phẩm

b Nội dung

HS sử dụng nguyên liệu và dụng cụ nhóm chuẩn bị trước để tiến hành làm mô hình Trong quá trình các nhóm thực hiện GV quan sát, đánh giá và điều chỉnh (nếu cần)

Hình 2.4: Các nhóm HS làm mô hình

c Dự kiến sản phẩm của hoạt động

Kết thúc hoạt động HS cần làm ra mô hình xử lý rác thải và khí thải đáp ứng được các yêu cầu trong phiếu tiêu chí đánh giá sản phẩm mà GV đưa ra từ khi bắt đầu chủ đề

Hình 2.4: Mô hình sản phẩm các nhóm tham dự ngày hội STEM và đạt giải Ý

tưởng sáng tạo

d Cách thức tổ chức hoạt động

Hoạt động nhóm, cá nhân

Bước 0: (thực hiện phiên online thứ 2)

+HS tìm kiếm, chuẩn bị vật liệu

+ Đối chiếu với bản tiêu chí đánh giá và bản thiết kế đề xuất nhóm lập kế hoạch, giao nhiệm vụ từng HS trong nhóm làm bộ phận nào trong bản thiết kế đề xuất Bước 1: HS thực hiện nhiệm vụ được nhóm trưởng giao

Bước 2: Ghép các bộ phận để được một mô hình hoàn chỉnh

Bước 3: GV cho 4 nhóm trưng bày sản phẩm của nhóm và phát phiếu đánh giá (bảng tiêu chí sản phẩm) cho các nhóm tự đánh giá đồng đẳng nhau (40% số điểm); 60% số điểm còn lại GV đánh giá từ giai đoạn HS thực hiện nhiệm vụ trong các phiên họp online đến khi tạo ra sản phẩm)

Hoạt động 5: CHIA SẺ, THẢO LUẬN, ĐIỀU CHỈNH (8 phút)

Bước 1: Các nhóm chia sẻ về kinh nghiệm và khó khăn khi chế tạo sản phẩm (nếu có)

Bước 2: Lấy ý kiến của học sinh, của các nhóm để đưa ra điều chỉnh cách thiết kế, sản phẩm (nếu có)

Trong quá trình nghiên cứu chủ đề, một số học sinh nhận thấy phải điều chỉnh lại

bộ phận chứa Ca(OH)2 để giúp lấy kết tủa CaCO3 một cách dễ dàng hơn, và nên có thêm bình chứa dung dịch Ca(OH)2 (bình phụ) để giúp lúc vệ sinh bình chứa Ca(OH)2 tránh lãng phí lượng Ca(OH)2 còn dư và ảnh hưởng đến môi trường đất

và nước ngầm

Bước 3: Giao nhiệm vụ cho học sinh phát hiện ra vấn đề cần điều chỉnh về nhà chỉnh sửa lại bản thiết kế/ chế tạo sản phẩm để tạo ra sản phẩm một cách hoàn thiện nhất Bản thiết kế và sản phẩm sẽ gửi cho giáo viên sau 1 tuần

2.2 Tổ chức hoạt động STEM trải nghiệm

Chủ đề 2: Protein (Phụ lục 2)

2.3 Tổ chức hoạt động STEM nghiên cứu khoa học

Dự án “Điều chế keo dán và sơn từ rác thải nhựa polistiren”

Thông qua quá trình tổ chức dạy học bài học STEM trên lớp và hoạt động trải nghiệm STEM trên câu lạc bộ, chúng tôi đã phát hiện ra những học sinh có năng khiếu để bồi dưỡng, tạo điều kiện thuận lợi cho HS tham gia nghiên cứu và dự thi khoa học kĩ thuật cấp tỉnh do Sở giáo dục và Đào tạo Nghệ An tổ chức

Từ các chủ đề tại lớp và câu lạc bộ tôi đã hướng dẫn học sinh tìm hiểu, nghiên cứu một số vấn đề tài ứng dụng trong thực tiễn, tận dụng từ những nguyên vật liệu dễ tìm trong cuộc sống để tăng cường đam mê và khả năng tư duy khoa học của các em Với sự hướng dẫn của tôi và sự nỗ lực bản thân của các em tiến

hành nghiên cứu và thực hiện dự án “Điều chế keo dán và sơn từ rác thải nhựa polistiren” để dự thi khoa học cấp tỉnh vừa qua

Hình 2.5: Sản phẩm “ché tạo keo dán và sơn từ rác thải nhựa polistiren”

tham gia ngày hội STEM và đạt giải Nhất 2.3.1 Xác định vấn đề nghiên cứu và kiến thức nền

a Xác định vấn đề nghiên cứu

được dùng đến và bị đem vứt bỏ Trong đó những sản phẩm làm bằng nhựa Polistiren (PS) được sản xuất với mục đích chỉ sử dụng một lần như hộp xốp, cốc nhựa, hộp sữa chua, thìa nhựa, ống hút…chiếm hơn 1/3 tổng rác thải nhựa trên toàn cầu Những sản phẩm này có đặc điểm là không được thu mua, tái chế, thời gian phân hủy lâu, có thể lên tới hàng trăm, hàng ngàn năm Nếu đem đi thiêu hủy ngoài tự nhiên, loại nhựa này sẽ sinh ra chất độc điôxin, furan gây ô nhiễm không khí, gây ngộ độc, ung thư, ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người

Theo Báo cáo của Chương trình Môi trường Liên hợp quốc (Programme, 2018), mỗi năm thế giới sử dụng khoảng 500 tỷ túi nhựa, 13 triệu thùng dầu để sản xuất nhựa, 1 triệu chai nhựa được mua mỗi phút, 100.000 động vật biển bị chết vì rác thải nhựa mỗi năm Việt Nam bị đánh giá là một trong những quốc gia có lượng rác thải nhựa xả ra biển nhiều nhất trên thế giới, với khối lượng rác thải nhựa ra biển dao động trong khoảng 0,28 - 0,73 triệu tấn/năm, tương đương 6% tổng lượng rác thải nhựa ra biển và đứng thứ 4 trên 20 quốc gia cao nhất (Jambeck

et al., 2015) Chỉ số tiêu thụ nhựa trên đầu người tại Việt Nam tăng nhanh từ 3,8kg/năm/người năm 1990, tăng lên 54 kg/năm/người vào năm 2018, trong đó 37,43% sản phẩm là bao bì và 29,26% là đồ gia dụng (Hiệp hội nhựa Việt Nam, 2019) Trong đó, có hơn 50% là từ đồ nhựa dùng 1 lần, và con số này đang không ngừng tăng lên mỗi ngày Sự phổ biến của nhựa polistiren đang đóng góp vào hơn 1/3 tổng rác thải nhựa trên toàn cầu Thay đổi thói quen là điều không dễ, nhất là khi các loại hộp xốp, hộp nhựa, túi nilon hiện có giá rẻ, đang được sử dụng hằng ngày Xốp cũng như nhiều loại rác thải khác thường được người dân gói chung với rác thải sinh hoạt hoặc vứt bừa bãi bên lề đường, chúng cồng kềnh và rất dễ bị vỡ vụn, bay lung tung lên gây mất vệ sinh Thực tế, bao nilon còn thu hồi, tái chế thành loại bao bì khác, nhưng vật liệu xốp không tái chế được Hơn nữa, những mảnh xốp vụn không được thu gom và xử lý, thậm chí còn nguy hại hơn cả túi nilon, khi những miếng xốp trôi xuống dòng nước, ra sông, biển sẽ gây nguy cơ ô nhiễm môi trường rất lớn đồng thời tai hại với các loài thủy sản và cả sức khỏe của chính chúng ta

Do thời gian phân hủy quá chậm, trong khi đó thời gian sử dụng lại quá ngắn, khả năng được thu mua, tái chế là bằng không nên rác thải từ nhựa PS đang gây tác động xấu đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng

Bộ câu hỏi định hướng:

1) Rác thải từ nhựa PS (mút xốp, vỏ hộp sữa chua) có thể tái chế được không?

2) Phương pháp nào giúp tái chế nhựa Polistiren?

3) Sản phẩm tạo ra có ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh vật khác hay không?

4) Giá trị kinh tế và lợi ích mang lại như thế nào?

Giả thuyết nghiên cứu

Sử dụng dung môi axeton và butyl axetat để hòa tan nhựa PS tạo thành keo, nước sơn dùng trong đời sống

b Kiến thức nền

* Nhựa Polistiren (PS)

Công thức phân tử của stiren: C8H8

Công thức cấu tạo

Tính chất vật lý: Stiren là chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước và không tan trong

nước nhưng tan nhiều trong dung môi hữu cơ

Polistiren là một loại nhựa polyme được tạo thành từ hàng trăm phân tử monome là stiren

Phản ứng trùng hợp:

Đặc điểm của nhựa Polistiren

Nhựa PS là loại nhựa nhẹ, rẻ, dễ tạo hình có mặt trong các sản phẩm cứng hoặc xốp Các nhà môi trường từ lâu đã lo ngại về loại nhựa này bởi chúng rất khó tái chế và hiện hữu ở khắp nơi trên thế giới Hầu hết mọi dịch vụ tái chế đều không chấp nhận nhựa PS dạng xốp bởi không khí chiếm tới 98% thành phần nhựa

Công thức cấu tạo: CH3COOCH2CH2CH2CH3

Tính chất vật lí: Butyl axetat là một chất lỏng không màu, trong suốt, độ bay hơi

trung bình, có mùi trái cây đặc trưng (mùi chuối chín)

Công thức cấu tạo:

Axeton còn được gọi là Dimethyl Formadehyde, là một hợp chất hữu cơ dễ cháy, không màu, bay hơi nhanh và có mùi thơm đặc trưng

Axeton có khả năng hoà tan tốt nhiều chất hữu cơ và cũng dễ dàng được giải phóng

ra khỏi các dung dịch đó nên được dùng làm dung môi trong sản xuất nhiều loại hoá chất, kể cả một số polime

Axeton tan được sử dụng trong các thành phần hoạt chất của sơn móng tay Đặc biệt, nó thích hợp để sản xuất sơn mau khô vì có tốc độ bay hơi cao, là thành phần chính trong các chất tẩy rửa sơn móng tay, chất tẩy keo siêu dính và chất tẩy cho đồ gốm sứ, thủy tinh

Việc một chất có hòa tan trong dung môi hay không được xác định bởi mức độ dễ dàng mà các phân tử của dung môi có thể tự chèn vào giữa các phân tử của chất tan Trong polistiren, các phân tử axeton có thể dễ dàng tự ép mình vào giữa các phân tử polistiren khiến polistiren hòa tan Trong trường hợp cốc nhựa tạo bọt, sự hòa tan rất nhanh vì hàm lượng nhựa thực sự khá nhỏ, phần lớn thể tích bị không khí chiếm dụng

+ Thuyết trình được các đặc tính ưu việt và ứng dụng thực tiễn của keo dán và sơn được điều chế từ polistiren

+ Phát triển năng lực hợp tác và giao tiếp thông qua hoạt động nhóm khi học sinh chuẩn bị phần báo cáo kết quả cá nhân của mình

+ Phát triển năng lực hóa học: phân tích dự đoán được đặc tính của chất thu được trong quá trình thực nghiệm

+ Phát triển năng lực môn công nghệ: lập được sơ đồ quy trình thí nghiệm

+ Phát triển năng lực số cho học sinh:

• Duyệt, tìm kiếm và lọc dữ liệu thông tin và nội dung số

• Phân tích, so sánh và đánh giá độ tin cậy, xác thực của các nguồn dữ liệu thông tin và nội dung số trong các phiên họp nhóm

• Giao tiếp và hợp tác chia sẻ thông tin qua công nghệ số: qua Zoom, Google meet, Zalo, messenger, cùng tạo ra một sản phẩm chung của nhóm

• Tạo ra và biên tập nội dung số: sử dụng phần mền powerpoint, phần mềm Paint, phần mềm Canva, phần mền Photoshop, … để tạo ra sản phẩm báo cáo của nhóm

b Nội dung

HS làm việc thảo luận theo nhóm của mình, nhóm trưởng chịu trách nhiệm phân chia nhiệm vụ cho các thành viên Các nhóm thảo luận thống nhất các kiến thức liên qua

GV đôn đốc hỗ trợ tài liệu, giải đáp thắc mắc cho các nhóm khi cần thiết

c Dự kiến sản phẩm của hoạt động

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau:

Phác họa được quy trình thực nghiệm và các tỉ lệ giữa các dung môi

70%A + 30%B

60%A + 40%B

50%A + 50%B

40%A + 60%B

30%A + 70%B

20%A + 80%B

10%A + 90%B

d Cách thức tổ chức hoạt động

Hoạt động nhóm

Các nhóm họp online dưới sự điều khiển của nhóm trưởng trên Zoon, Google meet, … Nhóm trưởng có trách nhiệm phân chia nhiệm vụ cho từng thành viên tìm hiểu

+ Nghiên cứu tài liệu:

Các rác thải có nguồn gốc từ nhựa polistiren

Nội dung kiến thức hóa học có liên quan

Tìm hiểu các thông tin cần thiết cho dự án trên mạng Internet, tại thư viện… + Điều tra:

Điều tra tình hình và thực trạng sử dụng, xử lý các loại nhựa polistiren tại địa phương

+ Quan sát: các ứng dụng của nhựa, xốp polistiren trong thực tiễn như dán các vết nứt bê – tông, làm sơn giả đá …

Sau 1 tuần tìm hiểu, nhóm thống nhất với nhau:

Xây dựng quy trình thực nghiệm và các tỉ lệ giữa các dung môi qua các lần thực nghiệm

2.3.3 Lựa chọn giải pháp và tiến hành thực nghiệm

Chúng tôi đã hướng dẫn nhóm HS gồm: Trần Danh Cường và Nguyễn Đình Chuyên thực hiện: thứ nhất, điều chế keo dán và sơn từ rác thải nhựa polistiren; thứ hai, thử nghiệm các đặc tính của keo dán và sơn đã được điều chế trên các loại vật liệu Từ đó rút ra các kết luận về sản phẩm Sau đây là báo cáo đề tài mà các học sinh đã thực hiện được

a Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Thời gian nghiên cứu: từ 6/9/2022 đến 15/12/2022

Địa điểm nghiên cứu: Phòng bộ môn Hóa trường THP Yên Thành 2

b Quy trình nghiên cứu

Gồm các bước thực hiện:

Bước 1: Lược khảo tài liệu về đặc điểm nhựa PS, biện pháp tái chế

Bước 2: Đưa ra ý tưởng tái chế nhựa PS

Bước 3: Thực hiện thí nghiệm tái chế rác thải nhựa PS thành sản phẩm mới

Bước 4: Thử nghiệm, kiểm tra hiệu quả sản phẩm mới

Bước 5: Kết luận và đưa ra hướng phát triển cho sản phẩm

c Thiết kế và hoàn thiện sản phẩm:

- Thu gom và làm sạch nhựa PS phế thải

Các loại vỏ hộp nhựa phế thải qua thu gom được làm sạch để khi sử dụng vào chế tạo keo dán, nước sơn không còn lẫn các chất bẩn làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Hình 2.7: Thu gom, làm sạch nguyên liệu

- Khảo sát mức độ hòa tan nhựa PS trong các dung môi axeton, buyl axetat ở nhiệt độ phòng

Từ các tài liệu nghiên cứu cho rằng dung môi axeton và butyl axetat đều có khả năng hòa tan nhựa PS nhưng không nói cụ thể là mức độ hòa tan, thời gian hoàn tan Nên nhóm đã tiến hành khảo sát mức độ hòa tan, thời gian hòa tan và trạng thái của nhựa PS hay dung dịch sau hòa tan

Hình 2.8: Khảo sát mức độ hòa tan của xốp trong 2 loại dung môi

Hình 2.9: Kết quả khảo sát độ hòa tan của xốp